脉冲激光沉积Pb0.5Sr0.5TiO3薄膜和（Pb，Sr）TiO3/（Pb，La）TiO3多层膜的介电性能及弛豫现象

论文摘要

动态随机存储器是铁电薄膜的主要应用之一。但是当前这方面的主要候选材料都存在着一定的不足。近来,掺锶的钛酸铅薄膜（PST）以其良好的性能引起了研究者的注意,人们设想用它来代替钛酸锆铅在这方面的应用。此外,弛豫现象一直是铁电领域的一个重要课题。然而,对于钛酸锶铅的弛豫型相变的研究大多集中在体材料上,关于其薄膜在这方面的报道尚不多。本文采用脉冲激光沉积法,在Pt/Ti/SiO2/Si 衬底上制备了Pb0.5Sr0.5TiO3（PST）单层膜,并以之为研究对象,对其与Ba0.5Sr0.5TiO3（BST）、Pb0.5Ba0.5TiO3（PBT）在铁电、介电、漏电等性质方面进行了比较。发现PST 在室温下有更高的介电常数,更小的漏电流和更大的电容-电压调谐度。对于薄膜的弛豫现象,文中结合当前本领域的发展现状和文献报道,对实验结果进行曲线拟合,发现PST 薄膜的弛豫现象是由PST 材料本身的弛豫特性和薄膜-电极间的界面影响两种机制引起的。本文对（PST）/Pb0.8La0.2TiO3（PLT）多层膜的介电性能也进行了初步研究。与PST和PLT 单层膜相比较,发现PST/PLT 多层膜的介电常数明显提高,并且伴随着色散的增大。通过对多层膜垂直于表面成分的分析,认为薄膜界面间的原子扩散引起组分的波动以及界面间铅挥发造成了多层膜的介电色散的增大,并导致介电增强。另外,PLT中的La3+不等价替代Pb2+会引起PLT/PST/PLT 和PLT 中空间电荷在较低的温度或电场下被激发。

论文目录

• 第一章 引言
• 1.1 铁电材料
• 1.1.1 电介质基本理论
• 1.1.2 铁电材料简介
• 1.2 电介质在DRAM 中的应用
• 1.3 研究现状以及本文研究方向和意义
• 1.3.1 钛酸锶铅的研究背景
• 1.3.2 本论文的研究意义和内容
• 第二章 薄膜制备与表征方法
• 2.1 脉冲激光沉积法
• 2.1.1 脉冲激光沉积过程及其特点
• 2.1.2 脉冲激光沉积系统及沉积参数分析
• 2.1.3 PLD 制备薄膜样品
• 2.2 样品电极的制备
• 2.3 薄膜性质的测试方法
• 0.5Sr_0.5TiO₃与Ba_0.5Sr_0.5TiO₃、Pb_0.5Ba_0.5TiO₃单层膜的比较'>第三章 Pb_0.5Sr_0.5TiO₃与Ba_0.5Sr_0.5TiO₃、Pb_0.5Ba_0.5TiO₃单层膜的比较
• 3.1 引言
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 薄膜样品的结构表征
• 3.2.2 薄膜的介电特性
• 3.2.3 薄膜的漏电特性测试
• 3.2.4 薄膜的铁电性
• 3.2.4.1 薄膜样品的电滞回线测试
• 3.2.4.2 薄膜样品的C-V 测试
• 3.2.5 薄膜温度特性的测试
• 3.3 结论
• 0.5Sr_0.5TiO₃薄膜的介电弛豫现象'>第四章 Pb_0.5Sr_0.5TiO₃薄膜的介电弛豫现象
• 4.1 引言
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 薄膜样品的结构表征
• 4.2.2 介电性能
• 4.2.3 薄膜的温度谱及其弛豫特性
• 4.3 结论
• 3多层膜的介电增强'>第五章 PLD 制备（Pb,Sr）TiO₃多层膜的介电增强
• 5.1 引言
• 5.2 样品的制备
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 薄膜样品的结构表征
• 5.3.2 薄膜样品的介电性能
• 5.4 结论
• 第六章 总结
• 参考文献
• 硕士期间发表论文
• 致谢
• 详细摘要